地球的大眼睛-天文望遠鏡

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2018/12/04 第107期 | 訂閱/退訂 | 看歷史報份 | 科學少年 | 粉絲團

 
編輯的話 地球上最水汪汪的大眼睛!將天空看得一覽無遺!
本期主打 地球的大眼睛-天文望遠鏡
好文推薦 人造月亮照成都
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地球上最水汪汪的大眼睛!將天空看得一覽無遺!
郭雅欣
人類為了完成「把宇宙看得更清楚」的夢想,把天文望遠鏡愈做愈大,愈做愈大……大到你拿不動,大到無法用腳架架著,有些望遠鏡的鏡片直徑將近10公尺,也就是僅僅鏡片就有三層樓高,還不包括其他的支架結構呢!這些望遠鏡就像一個個高大的建築物,更像巨大的藝術品。現在就一起透過這期的封面故事〈地球的大眼睛──天文望遠鏡〉,來認識這些望遠鏡背後的奧祕,以及欣賞它們的美麗吧!

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地球的大眼睛-天文望遠鏡
胡佳伶

天氣晴朗的夜晚,天空中滿是星星,總能引起我們對天文宇宙的好奇。而為了滿足這個好奇心,人類發明了「天文望遠鏡」,將望遠鏡望向天空,放大天體的細節,讓我們看清楚月亮圓盤上的坑坑洞洞、像是呼拉圈的土星環、繞著木星打轉的四顆衛星;更可以看到肉眼無法看見的天體,例如天王星、海王星或是冥王星等,真令人驚奇!

不過更厲害的是,現在世界上有許多大型的望遠鏡,它們跟我們可以隨身攜帶的望遠鏡截然不同,看得更遠,有著更好的解析度,而且結構愈做愈大,有些真的就像巨無霸一樣!

還有些望遠鏡跟你想像的可能不太一樣。例如無線電波、毫米波、次毫米波望遠鏡,長得就像是個淺淺的碟子,還能組合起來發揮更大的效用!更厲害的還有上太空的望遠鏡,像是你常聽到的哈伯太空望遠鏡,它所拍攝的影像帶給世人許多驚奇。不僅如此,未來還有許多野心十足且驚人的望遠鏡等著上場!現在就跟著《科學少年》,一窺厲害的天文望遠鏡吧!

認識天文望遠鏡

將眼睛對著天文望遠鏡,感覺遙遠的星星似乎被拉近了,原本因為太遠、太暗而看不清楚的星體,都變得既明亮又清楚。天文望遠鏡能有這麼厲害的魔法,祕密就在內部的鏡子上!

望遠鏡的結構包含了物鏡和目鏡,其中物鏡負責收集光線,將光線聚集到目鏡,再由目鏡負責將光線送入觀察者的眼中。對天文望遠鏡來說,負責集光的物鏡最重要,因為物鏡的鏡片愈大,收集的光線愈多,影像就愈明亮。人類的瞳孔直徑一般只有7公釐左右,物鏡直徑(又稱「口徑」)7公分的望遠鏡,就能收集到比肉眼多100倍的光線,使肉眼看起來很黯淡、甚至根本看不見的天體,也變得能清楚看見了!

口徑大的另一個優點,是影像的解析度變高。試試看,在白紙上畫兩個靠得很近的黑點,然後把紙拿遠一點,是不是會分不太清楚黑點究竟是兩個還是一個呢?口徑愈大的望遠鏡,愈能夠將靠得很近的兩個點分辨清楚。例如北斗七星中的第六顆星:開陽,其實是由兩顆靠得很近的星所組成的雙星,但用肉眼很難辨識出來,下次有機會可用天文望遠鏡觀察看看,會看得清楚許多。

相較之下,放大倍率在天文望遠鏡裡不是很重要的功能,因為望遠鏡的放大倍率可以利用更換目鏡來改變,如果想要把影像放大一點,換個焦距短一點的目鏡就可以囉!但因為物鏡的口徑固定不變,所以收集到的光線和影像解析度並不會改變,因此影像放大反而會變暗、變模糊。

巨無霸望遠鏡

我們一般用的望遠鏡口徑都是以公分計算,但天文學家為了看到更遙遠的天體,所用望遠鏡的口徑動輒8~10公尺,可說是巨無霸等級!不過,這些巨無霸不常露臉,幾乎每個巨大的天文望遠鏡,平時都在建築物內接受保護,不受風吹雨打。這類建築物通常有著圓圓的屋頂,因此稱為「圓頂」。

觀測時,圓頂的頂部會打開,讓望遠鏡露出,收集來自宇宙的光,這些光經過層層反射引導後,再依據觀測需求,用不同的儀器接收並分析。……

[更多詳細內容請參閱《科學少年》2018年12月 ]

 

人造月亮照成都
科學少年編輯部

用人造月亮取代路燈,將使成都成為不夜城。

如果在滿月的夜晚,待在沒有路燈的荒郊野外,你會發現黑夜其實並沒有你想像中那麼黑─在月光的照耀下,你其實看得見周遭的景物,儘管光線很微弱,但這可是天然的路燈呢!月光來自月球反射的太陽光,這種天然路燈完全不耗費能量,算得上是超環保。

而最近,中國成都「航天科工微電子系統研究院」提出了超狂的構想,他們打算在2022年發射一組人造衛星,衛星上具備塗有特殊反光物質的反光板,讓衛星就像月球一樣反射太陽光,照耀成都,如此一來,就可以替成都省下路燈使用的能源,如果有地方因為地震等天然災害而斷電時,也能即刻提供照明。

這組人造衛星預計將包含三顆衛星,會發射到地球上空500公里高的地方,反射光的亮度可比月球高八倍,能讓成都保持如黃昏般的亮度;而且研究團隊宣稱,這組人造衛星的照明範圍可以精準控制在成都區域內,誤差在幾十公尺以內。

這個帶點狂想曲味道的「人造月亮」點子,也引起了一些質疑。有些人擔憂這樣會讓許多動物感受不到夜晚來臨,打亂牠們的生理時鐘,也有人覺得成都光害本來就很嚴重了,這個計畫等於從太空中增加一枚光害來源。

然而從另一個角度看,這項計畫如果成功,對科技發展來說是一大進展,因為人造衛星技術進步了,將來不論是用人造衛星提供網路、或是尋找外星人,都會變得更普及、更容易。

[更多詳細內容請參閱《科學少年》2018年12月 ]

科學這麼酷!
科學少年編輯部

你看到數學和物理課本就覺得無聊、開始想睡覺嗎?想學習電腦程式卻不知道從哪入手?其實數學計算是有許多小技巧的,還可以用來變魔術!物理沒有你想像中的深奧,也可以輕鬆閱讀;要寫出屬於自己的程式一點也不難,還可以跟朋友分享。快一起來看看吧!以下為內容摘錄:

生日快樂機率

你跟朋友剛好同一天生日的機率有多大?答案可能比你想的大喔!其實,這個所謂的「生日問題」告訴我們,即使在很小的群體中,像是足球場上的球員,有人同一天生日的機率,絕對比沒有人同一天生日的機率來得大。

來解解看吧!

在真實世界中,不可能有完全確定的預測。我們能做的,頂多就是使用「機率」的概念來描述事情會怎麼發生。

拋擲硬幣就是最好的例子。硬幣一拋出來,結果就只有兩種,正面或反面。任何一面朝上的機率都是二分之一。

現在,讓我們來推想。足球場上的兩隊人馬(每隊各11人,再加上裁判 1 人),出現同一天生日的機率有多大?一開始,裁判先小跑步進場,接著主隊的隊長也進場了。請問,兩人不是同一天生日的機率有多大?

處處有靜電

你曾有觸碰東西時被電到的經驗嗎?那可能是靜電引起的觸電。電荷累積在物體表面時會產生靜電。之所以稱為「靜」電,是因為電荷靜止不動,沒有移動或四處流動。

我們每天都可以看到靜電,甚至我們身上就有!舉例來說,如果你拿一顆氣球摩擦頭髮,然後舉在頭上,頭髮會被氣球吸上去。有時候脫毛衣也會感受到靜電。最具威力且眾所周知的靜電就是閃電了,電荷累積在雲層裡,然後對地面放電,這就是閃電!

電荷電荷滿天下

前面你已經學到,原子由中子、質子和電子組成,其中質子和中子組成原子核位於中心,電子在外圍繞行。兩個物體的表面碰觸或摩擦時,電子從一個物體移動到另一個物體,靜電就產生了。其中一個物體會因為電子變少而帶正電,另一個物體則因為獲得電子而帶負電。快速摩擦物體就能累積大量的電荷,例如用氣球快速摩擦頭髮或是用腳摩擦毛毯。帶不同電荷(正電荷和負電荷)的東西會相互吸引,帶相同電荷(都是正電荷或負電荷)的東西則會相互排斥。氣球會把頭髮吸起來,是因為它們相互摩擦時,正電荷累積在頭髮上,負電荷累積在氣球上。每根頭髮都帶有相同的電荷,會相互排斥,而氣球帶的是負電荷,所以頭髮會散開並吸附在氣球上。

[更多詳細內容請參閱《科學少年》2018年12月 ]

 

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欲帶領同學共同參與「全班一起來投稿」活動的老師,請填寫報名資料。每期將選一校之老師致贈教學所需當期雜誌(至多30本)。獲選之老師請於當月底前提供10件以上30件以下學生作品參加投稿園地。並提供200字以上教學心得與全班拿雜誌之照片。

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